分布依存规则指导的空间数据冲突探测与一致性改正

作为空间数据质量的重要方面,一致性关系维护在多源数据集成建库与一致性更新中扮演重要角色。相较于同一要素类目标间发生的拓扑不一致,不同要素类目标间的不一致问题通常表现为深层次的分布模式不匹配,语义关系逻辑矛盾等,实施一致性维护困难得多。本研究从地理学第一定律出发,将不同性质地理实体空间分布上形成的依存关系作为一致性评价的依据。首先,总结归纳了位置共享、结构关联、区域包含3种不同类型的分布依存关系,并形式化表达为一致性约束规则;然后,探讨了违背不同类型约束规则的冲突现象探测与一致性改正方法。本研究从地理学角度认知空间数据质量问题,通过知识工程手段,引入分布依存知识作为一致性处理的依据,对扩宽空间数据质量的研究思路具有意义。

城市场景重访车载点云位置一致性改正

车载激光点云在城市道路资产管理、高精驾驶地图、农村宅基地调查、高速公路改扩建、智能交通等国家重大工程应用中发挥着非常重要的作用;然而,受道路环境复杂、定位信号受遮挡、定姿误差累积等影响,导致往返或不同时相的重访车载点云存在分米甚至米级的位置偏差,严重影响后续数据处理与应用。为解决上述技术瓶颈,本文提出一种城市场景重访车载点云位置一致性改正算法。首先,依据车载轨迹的加速度与角速度将车载点云数据进行层次化分段,同时保证重访段的重叠度;然后,提取分段内的二进制形状上下文(Binary Shape Context, BSC)特征,并依据视觉单词与先验信息加速同名BSC特征匹配;最后,依次进行重访粗分段和细分段点云的两两配准,并剔除不可靠的两两配准结果。实验表明,本文方法能有效改正城市场景重访车载点云中的位置不一致问题,对于不同偏差级别和时相的车载点云,具有很高的鲁棒性和时间效率。

多边形共享边界一致性改正方法

针对多边形共享边界不一致的问题以及现有一致性改正方法的缺陷，提出了以误差传播理论为基础，通过坐标误差最小化的方法来确定多边形共享边界的坐标，并能够提供新的共享边界的精度参考；针对多边形共享边界一致性改正的次生冲突，提出了针对多个多边形共享点的一致性改正方法并进行精度评估。实验表明，本文提出的方法取得了一定的效果，在实际中是可行的。

土地利用图中狭长多边形降维综合一致性改正

文章针对土地利用图中狭长多边形降维综合后产生的拓扑不一致和语义不一致的问题,分别给出了一致性自动改正方法。前者在狭长多边形与其邻近多边形之间拓扑关系的基础上,将弧段分为3类,分别用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示;后者在土地利用数据语义综合规则的基础上,对狭长多边形的邻近多边形进行语义一致性改正;并给出了算法实现的详细步骤。最后实验证明了算法的有效性。

河流与地形关系的一致性探测及改正

针对地图中河流和地形关系的不一致问题,提出了一种自动探测及改正模型。首先,提取DEM中隐含的河网及汇水区,并对同一汇水区内的河流数据建立自适应缓冲区;然后,通过现有河流和提取的河网缓冲区的重叠情况进行同名河段的匹配及偏离程度的计算,从而探测出不一致情况;最后,采取河流移位和DEM内插两种方法进行改正。实验结果表明:该方法可有效探测河流和地形的不一致关系,并予以自动化改正。

基于机载LiDAR点云的建筑物多细节层次建模方法

机载激光雷达点云(LiDAR)重建大范围建筑物模型一直是实景三维建模的热点问题,由于机载激光点云稀疏、建筑物立面数据缺失,给模型自动化重建带来了极大的挑战。为了解决该问题,本论文研究基于图优化理论重建建筑物多细节层次(LOD)模型。首先,对原始点云进行自动化滤波,分离地面点和非地面点,对地面点构建数字高程模型(DEM),对非地面点半自动提取单体化建筑物点云。然后,基于滚球法(Alpha shape)提取建筑物边界,利用通用图优化方法(G2O)对误差线进行全局一致性改正,获得规则化的二维边框。并基于建筑物屋顶三维高程及DEM高程值重建建筑物LOD1模型。其次,根据点云的高程差异生成高程栅格图,从高程栅格图提取建筑物轮廓线,对轮廓线进行简化、规则化、聚类,并将规则后的边界线拉伸获取建筑物立面结构,弥补建筑物立面数据缺失对建模的影响。最后,将屋顶平面相交、建筑物立面裁剪,对候选平面进行二元图割全局优化,选择最能表达建筑物结构的平面,以此重建建筑物LOD2模型。本论文选择北京市2017年机载激光点云进行实验,结果表明,本文提出的方法可以稳健地重建建筑物多细节层次模型,LOD2模型距离偏差为0.22 m,LOD1模型距离偏差为0.71 m,整体模型精确度高;针对1147个建筑物,LOD2和LOD1模型重建时间分别为1290s和1097s,具有较高的自动化程度和建模效率。

iGMAS轨道产品综合及精度初步分析

首先以IGS(international GNSS service)的最终轨道产品为依据,具体介绍并验证了分析中心轨道综合的原理及方法。其次,针对产品一致性改正项,分析了其对综合轨道的影响,结果表明该项改正可以引起2mm的轨道差异。最后针对试运行中的iGMAS轨道产品,通过对综合轨道质量稳定性和抗差性分析,进一步验证了本文给出的轨道综合方法适用于目前iGMAS分析中心多系统轨道。通过选定外部的参考产品,对iGMAS各个分析中心轨道产品及综合轨道的精度进行了初步分析。

基于全球台站的GNSS卫星精密定轨策略分析

为分析不同的定轨策略对卫星定轨精度的影响,利用全球分布的近80个国际GNSS服务组织(International Global Navigation Satellite System Service, IGS)跟踪站连续观测数据和多种定轨策略确定了GNSS卫星的精密轨道。将IGS最终精密星历作为参考轨道,结果表明, GPS卫星单天解定轨结果在径向、切向和法向均优于9 cm,GLONASS卫星单天解定轨结果在径向、切向和法向优于10 cm。此外,不同的定轨策略对轨道精度的影响或改善量级不同。结果表明,选择合适的光压模型等对轨道精度改善细微,而准确的先验大地测量参数以及基准一致性改正对轨道的改善可达1~2 cm。择优选取各个解算策略后通过多天轨道弧段叠加后GPS和GLONASS卫星的定轨精度分别提高了10.9%和8.1%。